消泡劑(defoamer,anti-foamer agent)是一種能抑制、降低或消除涂料中氣泡的助劑。
涂料所用原材料如流平劑、潤(rùn)濕劑、分散劑等表面活性劑會(huì)產(chǎn)生氣泡,顏料和填料固體粉末加入時(shí)會(huì)夾帶氣泡;在生產(chǎn)制造時(shí),因攪拌、分散、研磨過(guò)程中,容易卷入空氣而形成氣泡;在涂料施工過(guò)程中,因使用前攪拌、涂覆也會(huì)產(chǎn)生氣泡。
氣泡的存在會(huì)影響顏料或填料等固體組分的分散,更會(huì)使涂料施工后涂膜質(zhì)量變劣,因此必須加入消泡劑來(lái)消除氣泡。
在不含表面活性劑的體系中,形成的氣泡因密度低而遷移到液面,在表面形成液體薄層,薄層上液體受重力作用向下流動(dòng),導(dǎo)致液層厚度減小。通常當(dāng)層厚減小到大約10nm時(shí)液體薄層就破裂,氣泡消失。
當(dāng)體系含有表面活性劑時(shí),氣泡中的空氣被表面活性劑的雙分子膜所包裹,由于雙分子膜的彈性和靜電斥力作用,使氣泡穩(wěn)定,小氣泡就不易變成大氣泡,并在涂料表面堆積。
消泡劑的作用與表面活性劑相反,它具有與體系不相容性、高度的鋪展性和滲透性以及低表面張力特性,消泡劑加入體系后,能很快地分散成微小的液滴,和使氣泡穩(wěn)定的表面活性劑結(jié)合并滲透到雙分子膜里,快速鋪展,使雙分子膜彈性顯著降低,導(dǎo)致雙分子膜破裂;同時(shí)降低氣泡周圍的液體表面張力,使小的氣泡聚集成大的氣泡,最終使氣泡破裂。
有些消泡劑含有疏水性顆粒(如二氧化硅)時(shí),疏水性顆粒滲透到氣泡的表面活性劑膜上,吸收表面活性劑的疏水基團(tuán),導(dǎo)致氣泡層因缺乏表面活性劑而破裂。
常用的消泡劑有低級(jí)醇(如乙醇、正丁醇),有機(jī)極性化合物(如磷酸三丁酯、金屬皂)、礦物油、有機(jī)聚合物(聚醚、聚丙烯酸酯)、有機(jī)硅樹(shù)脂(聚二甲基硅油、改性聚硅氧烷)等。
選擇消泡劑除了有高效消泡效果外,還必須沒(méi)有顏料凝聚、縮孔、針孔、失光、縮邊等副作用,而且消泡劑能力持久。根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的消泡劑技術(shù)資料,結(jié)合涂料使用的原材料,經(jīng)分析,通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選,以獲得最佳的消泡劑品種、最佳用量和最合適的添加方法。
消泡劑的消泡性能初步篩選可通過(guò)量筒法或高速攪拌法來(lái)實(shí)現(xiàn):
量筒法適用于低黏度的涂料。在具有磨口塞的50mL量筒內(nèi),加入試樣20~30mL,再加入定量的消泡劑,用手指按緊磨口塞來(lái)回激烈搖動(dòng)20次,停止后立即記錄泡沫高度,間歇一定時(shí)間再記錄泡沫高度,然后各種消泡劑比較,泡沫高度越低,消泡效果越好。該法簡(jiǎn)單方便,但結(jié)果較粗糙。
高速攪拌法適用面廣,方法簡(jiǎn)單、方便,結(jié)果較正確。在有1mL刻度的200mL高型燒杯內(nèi),加入100mL試樣,添加定量消泡劑,再用高速攪拌器,以恒定的3000~4000r/min轉(zhuǎn)速攪拌,測(cè)定固定時(shí)間下,泡沫的高度。泡沫高度越低,消泡效果越好?;驕y(cè)定泡沫達(dá)到一定高度時(shí)所需時(shí)間,所需時(shí)間越短消泡效果越差。